多层厂房楼盖抗振设计规范 GB50190－93

 

 

 

      主编部门：中华人民共和国机械工业部

　　批准部门：中华人民共和国建设部

　　施行日期：1994年6月1日

　　关于发布国家标准《多层厂房楼盖抗微振设计规范》的通知

　　建标〔1993〕859号

　　根据电家计委计综〔1984〕305号文的要求，由原机械电子工业部设计研究院主编，会同有关单位共同编制的国家标准《多层厂房楼盖抗微振设计规范》，已经有关部门会审。现批准《多层厂房楼盖抗微振设计规范》GB50190－93为强制性国家标准，自一九九四年六月一日起施行。

　　本规范由机械工业部管理，其具体解释等工作由机械工业部设计研究院负责，出版发行由建设部标准定额研究所负责织织。

　　中华人民共和国建设部

　　一九九三年十一月十六日

　　1　总则

　　1.0.1 为了使多层厂房楼盖设计做到技术先进，经济合理，简便适用，确保正常生产，制定本规范。

　　1.0.2 本规范适用于多层厂房楼盖在动力荷载小于600N的中小型机床、制冷压缩机、电机、风机或水泵等设备作用下的振动计算和设计。

　　1.0.3 多层厂房楼盖抗微振设计时，楼盖上设备的动力荷载应按本规范执行，楼盖上的其它荷载应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》的规定执行；楼盖的结构计算、区域环境和劳动保护的振动要求，应符合国家现行有关标准规范的规定。

 

                                                            2　术语、符号

　　2.1 术语

　　2.1.1 第一频率密集区 Compact　zone　of　first　frequency

　　在动力荷载作用下的多跨连续梁，其幅频特性曲线上出现若干密集区，每个密集区内拥有若干个固有频率，在幅频特性曲线上首先出现的频率密集区，称为第一频率密集区。

　　2.1.2 板梁相对抗弯刚度比 Ratio　of　relative　fiexural　rigidity of　slab　to　beam

　　板单位宽度的相对抗弯刚度乘以主梁跨度与主梁的相对抗弯刚度之比。

2.2 符号

　　2.2.1 作用和作用效应

　　2.2.2 计算指标

　　2.2.3 几何参数

　　2.2.4 计算参数

3　基本规定

　　3.0.1 承受动力荷载的楼盖设计，应取得下列资料：

　　(1)建筑物的平面与剖面图；

　　(2)楼盖上设备平面布置图、设备名称及其底座尺寸；

　　(3)设备的扰力、扰频、扰力作用的方向和位置以及自重等；

　　(4)楼盖上机床、设备和仪器的竖向振动允许值。

　　3.0.2 承受动力荷载的楼盖宜采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖或装配整体式楼盖。

　　3.0.3 次梁间距小于或等于2m、板厚大于或等于80mm的肋形楼盖和预制槽板宽度小于或等于1.2m的装配整体式楼盖，其梁和板的截面最小尺寸，应符合表3.0.3的规定。

　　梁和板的截面最小尺寸　　　　　　　　　　　　　　　　　表3.0.3

　　3.0.4 由动力设备产生的动力荷载应由设备制造厂提供；当无资料时，可按本规范第4章的规定采用。

　　3.0.5 支承机床、仪器和设备的楼面或台面，其振动位移允许值和振动速度允许值应由设备和仪器制造厂提供或通过试验确定；当无资料时，可按本规范第5章的规定采用。

　　3.0.6 楼盖的竖向振动值，应符合下列表达式要求：

　　Az≤[A]　　　　　　(3.0.6-1)

　　Vz≤[V]　　　　　　(3.0.6-2)

　　式中Az——楼盖的竖向振动位移(m)；

　　　　Vz——楼盖的竖向振动速度(m/s)；

　　　　[A]——竖向振动位置允许值(m)；

　　　　[V]——竖向振动速度允许值(m/s)。

　　3.0.7 当楼盖上设置加工表面粗糙度较粗的机床，其楼盖单位宽度的相对抗弯刚度(EpIp/c13)大于或等于表3.0.7的规定值时，可不做竖向振动计算。

　　楼盖单位宽度的相对抗弯刚度EpIp/c13(N/㎡)　　　 　　　　　　　表3.0.7

　　注：①机床分布密度为机床布置区的总面积除以机床台数。

　　　　②Ep——次梁或预制槽形板的弹性模量(N/㎡)；

　　　　　Ip——次梁或预制槽形板的截面惯性矩( )；

　　　　　c——次梁间距或预制槽形板的宽度(m)；

　　　　　l——次梁或预制槽形板的跨度(m)。

　　③板梁相对抗弯刚度比α，按(6.2.3)式计算。

 

                                                   4　动力荷载

　　4.1 机床扰力

　　4.1.1 机床的扰力可按表4.1.1确定。

　　机床扰力　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表4.1.1

　　注：①表中的扰力为当量竖向扰力；

　　　　②加工铝、铜制品时，扰力取下限值；加工钢制品时，扰力取上限值。

　　4.1.2 机床扰力的作用点，可取机床底面的几何中心。

4.2 风机、水泵和电机扰力

　　4.2.1 风机、水泵和电机的扰力，可按下列公式计算：

　　

　　wo＝0.105n(4.2.1-2)

　　式中P——机器扰力(N)；

　　　　mo——旋转部件的总质量(kg)；

　　　　eo——旋转部件总质量对转动中心的当量偏心距(m)；

　　　　wo——机器的工作圆频率(rad/s)；

　　　　n——机器转速(r/min)。

　　4.2.2 旋转部件总质量对转动中心的当量偏心距eo，可按表4.2.2确定。

　　旋转部件总质量对转动中心的当量偏心距eo　　　　　　　　　　　　　表4.2.2

　　4.2.3 在腐蚀环境中工作的机器，其旋转部件总质量对转动中心的当量偏心距eo，应按表4.2.2的数值乘以介质系数，介质系数可取1.1～1.2；塑料风机的介质系数可取1.0。

4.3 制冷压缩机扰力

　　4.3.1 制冷压缩机的扰力和扰力矩计算的参数，应按下列规定确定：

　　4.3.1.1 各旋转部件质量换算到曲柄中心(图4.3.1)的质量，可按下列公式计算：

　　(1)单曲柄：
     
　　

　　(2)双曲柄：

　　

　　式中 ——各旋转部件质量换算到曲柄中心的质量(kg)；

　　　　 ——曲柄销质量(kg)；

　　　　 ——单曲柄臂或端曲柄臂质量(kg)；

　　　　 ——中间曲柄臂质量(kg)；

　　　　 ——单连杆组件质量(kg)；

　　　　 ——单平衡铁质量(kg)；

　　　　 ——曲柄半径(m)；

　　　　 ——单曲柄臂或端曲柄臂质心至主轴中心的距离(m)；

　　　　 ——中间曲柄臂质心至主轴中心的距离(m)；

　　　　b——曲柄距离(m)；

　　　　d——两端曲柄臂质心之间的距离(m)；

　　　　d——上、下与中间曲柄臂质心之间的轴向距离(m)；

　　　　lc——连柄质心至曲柄销的距离(m)；

　　　　lo——连杆长度(m)；

　　　　 ——一个曲柄所带的连杆数；

　　　　 ——平衡铁质心至主轴距离(m)；

　　　　a——两平衡铁质心之间的轴向距离(m)；

　　　　c——连杆间距(m)。

　　4.3.1.2 往复运动的部件，曲柄连杆机构的质量换算到曲柄销的质量，可按下式计算：

　　

　　式中ms——曲柄连杆机构的质量换算到曲柄销的质量(kg)；

　　　　m5——曲柄连杆机构上所有活塞组件(包括活塞杆和活塞)的质量(kg)。

　　

　　

　　

　　图4.3.1 曲柄

　　4.3.2 制冷压缩机的扰力和扰力矩，可按下列规定计算：

　　(1)单V型制冷压缩机(图4.3.2－1)的二阶竖向扰力、一阶和二阶回转力矩、一阶和二阶扭转力矩可取0；一阶竖向扰力，一阶和二阶水平扰力可按下列公式计算：

　　

　　 式中 ——制冷压缩机一阶竖向扰力(N)；

　　　　 ——制冷压缩机一阶水平扰力(N)；

　　　　 ——制冷压缩机二阶水平扰力(N)。

　　

　　图4.3.2－1 单V型制冷压缩机传动机构简图

　　(2)双VI型制冷压缩机(图4.3.2－2)的一阶和二阶竖向扰力，一阶水平扰力、二阶回转力矩、二阶扭转力矩可取0；二阶水平扰力、一阶回转力矩、一阶扭转力矩可按下列公式计算：

　　

　　 式中 ——制冷压缩机一阶回转力矩(N·m)；

　　　　 ——制冷压缩机一阶扭转力矩(N·m)。

　　

　　图4.3.2－2 双VI型制冷压缩机传动机构简图

　　(3)双V∏型制冷压缩机(图4.3.2－3)的一阶和二阶竖向扰

　　

　　图4.3.2－3　双V∏型制冷压缩机传动机构简图

　　力、一阶水平扰力、二阶回转力矩、二阶扭转力矩可取0；二阶水平扰力可按(4.3.2－4)式计算；一阶回转力矩、一阶扭转力矩可按下列公式计算：

　　

　　

　　(4)单W型制冷压缩机(图4.3.2－4)的二阶竖向扰力、一阶和二阶回转力矩、一阶和二阶扭转力矩可取0；一阶竖向扰力、一阶和二阶水平扰力可按下列公式计算：

　　

　　 图4.3.2-4 单W型制冷压缩机传动机构简图

　　(5)双W型制冷压缩机(图4.3.2-5)的一阶竖向扰力、一阶水平扰力、一阶和二阶回转力矩、一阶和二阶扭转力矩可取0；二阶竖向扰力、二阶水平扰力可按下列公式计算：

　　

　　

　　式中 ——制冷压缩机二阶竖向扰力(N)。

　　

　　图4.3.2－5 双W型制冷压缩机传动机构简图

　　(6)单S型制冷压缩机(图4.3.2－6)的一阶和二阶回

　　

　　图4.3.2－6 单S型制冷压缩机传动机构简图

　　转力矩、一阶和二阶扭转力矩可取0；一阶和二阶竖向扰力、一阶和二阶水平扰力可按下列公式计算：

　　

　　 (7)双S型制冷压缩机(图4.3.2－7)的一阶竖向扰力、一阶水平扰力可取0；二阶竖向扰力、二阶水平扰力、一阶和二阶回转力矩、一阶和二阶扭转力矩可按下列公式计算：

　　

　　图4.3.2－7 双S型制冷压缩机传动机构简图

　　

　　 式中 ——制冷压缩机二阶回转力矩(N·m)；

　　　　 ——制冷压缩机二阶扭转力矩(N·m)。

　　(8)单立式制冷压缩机(图4.3.2－8)的二阶水平扰力、一阶和二阶回转力矩、一阶和二阶扭转力矩可取0；一阶竖向扰力可按(4.3.2－1)式计算，二阶竖向扰力可按(4.3.2－12)式计算；

　　一阶水平扰力可按下式计算：

　　

　　

　　图4.3.2－8单立式制冷压缩机传动机构简图

　　(9)双立式制冷压缩机(图4.3.2－9)的一阶竖向扰力、一阶和二阶水平扰力、二阶回转力矩、二阶扭转力矩可取0；二阶竖向扰力、一阶回转力矩、一阶扭转力矩可按下列公式计算：

　　

　　 图4.3.2-9 双立式制冷压缩机传动机构简图

　　4.3.3 制冷压缩机的回转力矩和水平扰力在楼盖上产生的回转力矩，可换算为作用在设备底部螺栓处的一对竖向力耦；扭转力矩对楼盖振动的影响可不计入。

5　竖向振动允许值

　　5.0.1 机床的竖向振动允许值可按表5.0.1采用。

　　机床的竖向振动允许值　　　　　　　　　　　　 　　　　　表5.0.1

　　5.0.2 仪器和设备的竖向振动允许值可按表5.0.2采用。

　　仪器和设备的竖向振动允许值　　　　　　　　　　　　　　　　表5.0.2

6　竖向振动值

　　6.1 一般规定

　　6.1.1 楼盖竖向振动值计算应按下列步骤进行：

　　(1)确定动力荷载；

　　(2)计算楼盖的固有频率；

　　(3)计算楼盖的竖向振动值，其计算结果应符合本规范第

　　3.0.6 条的规定。

　　6.1.2 楼盖竖向振动值计算时，其计算简图可按下列规定选取：

　　(1)计算板上位移时，宜沿厂房纵向将楼盖视为由彼此分开的多跨连续T形梁组成；计算主梁上位移时，可将主梁视为单跨或多跨连续梁；

　　(2)楼盖的周边支承条件宜取简支；

　　(3)当连续梁超过五跨时，可按五跨计算。

　　6.1.3 钢筋混凝土楼盖的阻尼比ζ，可取0.05。

　　6.1.4 混凝土的动弹性模量，可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》的规定采用。

6.2 楼盖刚度计算

　　6.2.1 钢筋混凝土肋形楼盖或装配整体式楼盖的刚度，可按下列公式计算：

　　(1)计算主梁时：

　　D＝EI　　　　　　　　　　　(6.2.1-1)

　　(2)计算次梁或预制槽形板时：

　　D＝Epp(6.2.1-2)

　　式中D——楼盖刚度(N·㎡)；

　　　　E——主梁的弹性模量(N·㎡)；

　　　　I——主梁的截面惯性矩( )；

　　　　Ep——次梁或预制槽形板的弹性模量(N·㎡)；

　　　　Ip——次梁或预制槽形板的截面惯性矩( )。

　　6.2.2 计算楼盖刚度时，其截面惯性矩可按下列规定确定：

　　(1)现浇钢筋混凝土肋形楼盖中梁的截面惯性矩，宜按T形截面计算，其翼缘宽度应取梁的间距，但不应大于梁跨度的一半；

　　(2)装配整体式楼盖中预制槽形板的截面惯性矩，宜取包括现浇面层在内的预制槽形板的截面计算；

　　(3)装配整体式楼盖中主梁的截面惯性矩，宜按T形截面计算，其翼缘厚度宜取现浇面层厚度，翼缘的宽度应取主梁的间距，但不应大于主梁跨度的一半。

　　6.2.3 楼盖的板梁相对抗弯刚度比，应按下式计算：

　　

　　式中a——板梁相对抗弯刚度比；

　　　　l——次梁或预制槽形板的跨度(m)；

　　　　ly——主梁的跨度(m)；

　　　　c——次梁间距或预制槽形板的宽度(m)。

6.3 固有频率计算

　　6.3.1 计算楼盖的固有频率时，其质量应包括楼盖构件质量、设备质量、长期堆放的原材料和备件及成品等的质量。

　　6.3.2 楼盖第一频率密集区内的最低和最高固有频率，应按下列公式计算： 
    
　　 式中f11——楼盖第一频率密集区内最低固有频率(Hz)；

　　　　f1h——楼盖第一频率密集区内最高固有频率(Hz)；
　　　　_
　　　　m——楼盖构件上单位长度的均匀质量(kg/m)，当有集中质量时，应按本规范第6.3.6条的规定计算；

　　　　lo——楼盖构件的跨度(m)；

　　　　φ1、φh——固有频率系数。

　　6.3.3 对于单跨和等跨连续梁，其固有频率系数可按表6.3.3确定。

　　固有频率系数　　　　　　　　　　　　　　　　　　表6.3.3

　　6.3.4 当楼盖上机器的转速均低于600r/min时，可仅计算楼盖的第一频率密集区内最低固有频率地f11。

　　6.3.5 计算楼盖的竖向振动值时，楼盖的固有频率计算值应按下列公式计算：

　　f1＝0.8f11　　　　　　　　　　　　　　(6.3.5-1)

　　f2＝1.2f1h　　　　　　　　　　　　　　(6.3.5-2)

　　式中f1——楼盖第一频率密集区内最低固有频率计算值(Hz)；

　　　　f2——楼盖第一频率密集区内最高固有频率计算值(Hz)。

　　6.3.6 当楼盖构件上有均布质量和集中质量时，对于单跨梁和各跨刚度相同的等跨连续梁，应按下式将集中质量换算成均布质量：

　　

　　式中mu——楼盖构件上单位长度的均布质量(kg/m)；

　　　　mj——楼盖构件上的集中质量(kg)；

　　　　n——梁的跨数；

　　　　kj——集中质量换算系数。

　　6.3.7 集中质量换算系数kj可按表6.3.7采用。计算多跨连续梁的第一频率密集区内最低固有频率f11时，集中质量换算系数kj可按单跨梁选用；计算第一频率密集区内最高固有频率f1h时，集中质量换算系数kj应根据跨数及其序号选用。

　　集中质量换算系数kj　　　　　　　　　　　　　表6.3.7